基于遗传算法的工业直流变压器电磁参数优化设计
发布时间：2021-11-06 10:44
工业直流变压器是直流冶炼系统中的核心设备,是将电网交流电通过变压、变流,转化为低电压、大电流、调压范围大的直流电输送至短网,其运行损耗的高低直接影响用户的用电费用和冶炼效率,而生产材料成本是生产厂家一直关注的问题。在工程上,工业直流变压器电磁参数的设计主要是由实践经验丰富的工程师借助Excel表格、VB程序来完成手工计算,每次计算的结果不能自动保存。这种缺少一些智能控制算法的计算方式,使得计算的结果具有很强的随机性,耗费大量的时间,不能保证设计结果是最优的方案。因此,利用智能控制算法完成对工业直流变压器的电磁参数优化设计具有十分重要的意义。本文根据变压器电磁设计理论,引入并改进遗传算法,在满足用户需求、安全运行的情况下,以期实现工业直流变压器制造成本降低、运行损耗减小的双重目标,主要内容如下:首先,介绍了矿热炉直流冶炼系统和其主要组成部分,分析三相桥式整流电路的工作原理、电路参数计算,阐述工业直流变压器的基本原理,完成总体结构布置;然后,分析用户参数需求,进行各绕组容量、电压、电流关系的计算和铁芯直径、匝数、器身结构、绕组参数及其绕制方式的选取,对计算结果中磁通密度、电流密度、空载损耗...
【文章来源】： 南华大学湖南省
【文章页数】：70 页
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景
1.2 课题研究的意义
1.3 变压器电磁参数优化研究现状与发展
1.3.1 国内外研究现状
1.3.2 工业直流变压器电磁参数优化过程中存在的问题
1.4 本课题研究的主要内容
第2章 直流矿热炉冶炼系统
2.1 直流矿热炉冶炼系统的构成
2.2 工业直流变压器的基本原理和技术要求
2.2.1 工业直流变压器的特点和用途
2.2.2 工业直流变压器的原理
2.2.3 工业直流变压器三相桥式整流电路参数计算
2.3 小结
第3章 工业直流变压器电磁参数设计的研究
3.1 工业直流变压器的电磁参数设计
3.1.1 总体结构布置
3.1.2 电磁参数设计参数特点
3.1.3 约束条件选取的特点
3.2 工业直流变压器电磁参数设计方案确定原则及遵循的标准
3.3 工业直流变压器主要参数的计算
3.3.1 变压器电磁参数设计流程
3.3.2 电磁计算的一般说明
3.3.3 铁芯直径的选取
3.3.4 铁芯的磁通分布及磁通密度的计算
3.3.5 空载损耗与空载电流计算
3.3.6 变压器绕组参数计算
3.3.7 35kV级变压器主纵绝缘结构设计
3.3.8 负载损耗与短路阻抗的计算
3.3.9 变压器温升计算
3.3.10 线圈短路力学性能计算
3.3.11 变压器重量计算
3.4 小结
第4章 基于遗传算法的工业直流变压器电磁参数优化设计研究
4.1 遗传算法的基本原理
4.1.1 遗传算法思想概述
4.1.2 编码方法
4.1.3 适应度函数
4.1.4 选择、交叉和变异操作
4.1.5 约束条件的处理
4.1.6 遗传算法的特点
4.2 基本遗传算法在工业直流变压器电磁参数优化设计中的应用
4.2.1 遗传算法的基本函数
4.2.2 工业直流变压器电磁参数优化设计数学描述
4.2.3 工业直流变压器优化变量的选取
4.2.4 基本遗传算法初始种群的产生
4.2.5 选取遗传算法控制参数、结束条件
4.2.6 工业直流变压器的目标函数、约束条件、适应度函数
4.2.7 工业直流变压器电磁参数优化设计的基本遗传算法流程图
4.3 改进遗传算法在工业直流变压器电磁参数优化设计中的应用
4.3.1 改进遗传算法初始种群的产生
4.3.2 选取改进遗传算法的遗传算子
4.3.3 目标函数权重设计
4.3.4 工业直流变压器电磁参数优化设计改进遗传算法的流程图
4.4 小结
第5章 工业直流变压器电磁参数优化设计结果实例分析
5.1 工业直流变压器的技术条件
5.2 基于Excel的工业直流变压器电磁参数
5.3 基于遗传算法的多目标优化设计电磁参数
5.4 优化设计结果的对比分析
5.5 小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
作者攻读硕士学位期间的学术成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]适用于直流配电网的直流变压器技术研究 [J]. 张中锋,谢晔源,许烽,石巍. 电力电子技术. 2019(05)
[2]遗传算法在优化问题中的应用综述 [J]. 李岩,袁弘宇,于佳乔,张更伟,刘克平. 山东工业技术. 2019(12)
[3]节能型配电变压器的优化设计及其软件开发 [J]. 刘政. 中国新技术新产品. 2019(02)
[4]关于浇注式干式变压器电磁优化设计探讨 [J]. 周苑良. 科技风. 2018(14)
[5]基于四分位数的线性无量纲化方法与变异系数赋权法 [J]. 刘攀,冯长焕. 平顶山学院学报. 2018(02)
[6]船舶电力变压器系统的优化设计与实现 [J]. 李静,岳堃,王伟. 舰船科学技术. 2018(06)
[7]基于多目标遗传算法的大功率高频变压器优化设计 [J]. 曹小鹏,陈武,宁光富,乔光尧,王琛. 中国电机工程学报. 2018(05)
[8]某300MW发电厂变压器节能措施 [J]. 杜艳霞,刘明杰. 内蒙古石油化工. 2017(10)
[9]基于改进遗传算法的高频变压器优化设计 [J]. 杨芷婷,顾小卫,金旦辰,孙宜琴. 工业控制计算机. 2017(05)
[10]约束优化进化算法综述 [J]. 李智勇,黄滔,陈少淼,李仁发. 软件学报. 2017(06)
硕士论文
[1]基于并行遗传算法的多目标优化问题研究[D]. I NOIATOV RUSTAM.兰州交通大学 2018
[2]基于遗传算法的矿用隔爆型干式变压器优化设计研究[D]. 翟佳丽.浙江工业大学 2017
[3]基于大电流检测的矿热炉电极升降自动控制系统研究[D]. 王瑀.西安科技大学 2016
[4]改进遗传算法在多目标问题上的应用研究[D]. 郭修豪.重庆师范大学 2016
[5]变频移相整流变压器的研制[D]. 俞荣丹.浙江工业大学 2015
[6]基于遗传算法的电力变压器优化设计研究[D]. 洪卢波.浙江工业大学 2015
[7]12.5MVA硅锰电炉电极控制系统分析和改造[D]. 钟爱红.南昌大学 2013
[8]基于节能的感应滤波整流变压器优化设计[D]. 阮淮振.湖南大学 2013
[9]改进遗传算法及其在电力变压器优化设计中的应用研究[D]. 付志勇.内蒙古工业大学 2009
本文编号：3479690
【文章来源】： 南华大学湖南省
【文章页数】：70 页
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景
1.2 课题研究的意义
1.3 变压器电磁参数优化研究现状与发展
1.3.1 国内外研究现状
1.3.2 工业直流变压器电磁参数优化过程中存在的问题
1.4 本课题研究的主要内容
第2章 直流矿热炉冶炼系统
2.1 直流矿热炉冶炼系统的构成
2.2 工业直流变压器的基本原理和技术要求
2.2.1 工业直流变压器的特点和用途
2.2.2 工业直流变压器的原理
2.2.3 工业直流变压器三相桥式整流电路参数计算
2.3 小结
第3章 工业直流变压器电磁参数设计的研究
3.1 工业直流变压器的电磁参数设计
3.1.1 总体结构布置
3.1.2 电磁参数设计参数特点
3.1.3 约束条件选取的特点
3.2 工业直流变压器电磁参数设计方案确定原则及遵循的标准
3.3 工业直流变压器主要参数的计算
3.3.1 变压器电磁参数设计流程
3.3.2 电磁计算的一般说明
3.3.3 铁芯直径的选取
3.3.4 铁芯的磁通分布及磁通密度的计算
3.3.5 空载损耗与空载电流计算
3.3.6 变压器绕组参数计算
3.3.7 35kV级变压器主纵绝缘结构设计
3.3.8 负载损耗与短路阻抗的计算
3.3.9 变压器温升计算
3.3.10 线圈短路力学性能计算
3.3.11 变压器重量计算
3.4 小结
第4章 基于遗传算法的工业直流变压器电磁参数优化设计研究
4.1 遗传算法的基本原理
4.1.1 遗传算法思想概述
4.1.2 编码方法
4.1.3 适应度函数
4.1.4 选择、交叉和变异操作
4.1.5 约束条件的处理
4.1.6 遗传算法的特点
4.2 基本遗传算法在工业直流变压器电磁参数优化设计中的应用
4.2.1 遗传算法的基本函数
4.2.2 工业直流变压器电磁参数优化设计数学描述
4.2.3 工业直流变压器优化变量的选取
4.2.4 基本遗传算法初始种群的产生
4.2.5 选取遗传算法控制参数、结束条件
4.2.6 工业直流变压器的目标函数、约束条件、适应度函数
4.2.7 工业直流变压器电磁参数优化设计的基本遗传算法流程图
4.3 改进遗传算法在工业直流变压器电磁参数优化设计中的应用
4.3.1 改进遗传算法初始种群的产生
4.3.2 选取改进遗传算法的遗传算子
4.3.3 目标函数权重设计
4.3.4 工业直流变压器电磁参数优化设计改进遗传算法的流程图
4.4 小结
第5章 工业直流变压器电磁参数优化设计结果实例分析
5.1 工业直流变压器的技术条件
5.2 基于Excel的工业直流变压器电磁参数
5.3 基于遗传算法的多目标优化设计电磁参数
5.4 优化设计结果的对比分析
5.5 小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
作者攻读硕士学位期间的学术成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]适用于直流配电网的直流变压器技术研究 [J]. 张中锋,谢晔源,许烽,石巍. 电力电子技术. 2019(05)
[2]遗传算法在优化问题中的应用综述 [J]. 李岩,袁弘宇,于佳乔,张更伟,刘克平. 山东工业技术. 2019(12)
[3]节能型配电变压器的优化设计及其软件开发 [J]. 刘政. 中国新技术新产品. 2019(02)
[4]关于浇注式干式变压器电磁优化设计探讨 [J]. 周苑良. 科技风. 2018(14)
[5]基于四分位数的线性无量纲化方法与变异系数赋权法 [J]. 刘攀,冯长焕. 平顶山学院学报. 2018(02)
[6]船舶电力变压器系统的优化设计与实现 [J]. 李静,岳堃,王伟. 舰船科学技术. 2018(06)
[7]基于多目标遗传算法的大功率高频变压器优化设计 [J]. 曹小鹏,陈武,宁光富,乔光尧,王琛. 中国电机工程学报. 2018(05)
[8]某300MW发电厂变压器节能措施 [J]. 杜艳霞,刘明杰. 内蒙古石油化工. 2017(10)
[9]基于改进遗传算法的高频变压器优化设计 [J]. 杨芷婷,顾小卫,金旦辰,孙宜琴. 工业控制计算机. 2017(05)
[10]约束优化进化算法综述 [J]. 李智勇,黄滔,陈少淼,李仁发. 软件学报. 2017(06)
硕士论文
[1]基于并行遗传算法的多目标优化问题研究[D]. I NOIATOV RUSTAM.兰州交通大学 2018
[2]基于遗传算法的矿用隔爆型干式变压器优化设计研究[D]. 翟佳丽.浙江工业大学 2017
[3]基于大电流检测的矿热炉电极升降自动控制系统研究[D]. 王瑀.西安科技大学 2016
[4]改进遗传算法在多目标问题上的应用研究[D]. 郭修豪.重庆师范大学 2016
[5]变频移相整流变压器的研制[D]. 俞荣丹.浙江工业大学 2015
[6]基于遗传算法的电力变压器优化设计研究[D]. 洪卢波.浙江工业大学 2015
[7]12.5MVA硅锰电炉电极控制系统分析和改造[D]. 钟爱红.南昌大学 2013
[8]基于节能的感应滤波整流变压器优化设计[D]. 阮淮振.湖南大学 2013
[9]改进遗传算法及其在电力变压器优化设计中的应用研究[D]. 付志勇.内蒙古工业大学 2009
本文编号：3479690
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